Cấu trúc sợi thực vật

Với các ứng dụng tiềm năng trên phạm vi rộng từ dinh dưỡng, sức khỏe đến nông nghiệp, bí mật về cách chất xơ định hình cấu trúc của thành tế bào thực vật đã được tiết lộ.

Các nhà nghiên cứu từ Đại học Queensland và Viện Công nghệ Hoàng gia KTH ở Thụy Điển đã khám phá ra cơ chế làm thế nào để thành tế bào thực vật cân bằng độ bền và độ cứng do xenlulo mang lại với khả năng co giãn và nén của nó.

Giám đốc Trung tâm Khoa học Thực phẩm và Dinh dưỡng của Đại học Queensland, GS. Mike Gidley cho biết nhóm nghiên cứu đã xác định hệ thống polyme thành tế bào - hemicelluloses - đóng một vai trò quan trọng trong việc cân bằng nhu cầu về độ cứng với tính linh hoạt để uốn cong mà không bị gãy.

Gidley cho biết: “Khám phá này rất quan trọng đối với việc tìm hiểu các đặc tính của chất xơ trong dinh dưỡng, cũng như các ứng dụng trong y học, nông nghiệp và một loạt các ngành công nghiệp khác.

Xenlulo của vi khuẩn: quét ảnh hiển vi điện tử của mạng sợi xenlulo do mô hình xenlulo của vi khuẩn tạo ra. Nguồn: Đại học Queensland.

 “Thực vật không có khung xương và cấu trúc của chúng có thể từ dạng mềm như cỏ đến cấu trúc hùng vĩ của cây bạch đàn, với sự khác biệt chính nằm ở cấu trúc sợi trong thành tế bào của chúng”,  GS. Gidley cho biết.

Sự đa dạng của cấu trúc thực vật là kết quả của ba khối cấu tạo cốt lõi của chất xơ thực vật - xenlulo, hemixenlulo và lignin - trong thành tế bào thực vật.

Theo GS. Gidley: “Lignin cung cấp khả năng chống thấm nước trong sợi gỗ và xenlulo là vật liệu làm khung vững chắc trong hầu hết các loại thực vật, nhưng chức năng cơ học của hemixenlulo là một điều bí ẩn”.

GS. Gidley và TS. Deirdre Mikkelsen phối hợp với TS. Francisco Vilaplana tại Trung tâm Khoa học Gỗ Wallenberg của KTH, đã thử nghiệm với hai thành phần chính của hemicellulose và có kết quả đáng kể.

Tiến sĩ Mikkelsen cho biết: “Chúng tôi đã kiểm tra các đặc tính của cellulose khi thêm các tỷ lệ khác nhau của hai thành phần và nhận thấy rằng ‘mannans’ đã cải thiện độ nén trong khi ‘xylans’ tăng đáng kể độ co giãn của nó. Kết quả là chúng tôi đã tạo ra vật liệu xenlulo đã được sửa đổi trong phòng thí nghiệm có thể kéo dài gấp đôi chiều dài nghỉ của nó - tương đương với việc một tờ giấy ướt được kéo dài gấp đôi mà không bị rách”.

Nhóm nghiên cứu cho biết khám phá của họ có nhiều ứng dụng, bao gồm chăm sóc vết thương và trong kết cấu của thực phẩm nguồn gốc từ thực vật.

GS. Gidley cho biết thêm: “Thông tin này cũng giúp ích cho những nghiên cứu về hệ vi sinh vật đường ruột, hiểu thêm về cách các thành tế bào thực vật, hoặc chất xơ được phân hủy trong ruột. Sợi thực vật phức tạp đã được xử lý cho các ứng dụng giá trị thấp, nhưng các vật liệu có giá trị cao thường được làm từ cellulose (vi khuẩn) tinh khiết. Công trình của chúng tôi tạo ra nền tảng cho ngành hóa học về xenlulo mới, trong đó xylan và mannan được thêm vào để tạo ra vật liệu tổng hợp có các đặc tính hữu ích. Điều này có nghĩa là những khả năng mới để phát triển các vật liệu dựa trên thực vật bền vững và tốt hơn với môi trường, cũng như lựa chọn các loại sợi thực vật tự nhiên với các đặc tính mong muốn trong nông nghiệp và thực phẩm”.

Đỗ Thị Thanh Trúc theo Phys.org